Оптика

Дволінзовий релей

Перша лінза дає дійсне обернене зображення; друга переказує його. Два обернення скорочуються — системне зображення пряме.

Дволінзовий релей — інтерактивне моделювання: Оптика. Перша лінза дає дійсне обернене зображення; друга переказує його. Два обернення скорочуються — системне зображення пряме. Безкоштовна браузерна віртуальна фізична лабораторія з живими вимірюваннями в СІ та керованим заняттям.

Дволінзовий релей

Перша лінза дає дійсне обернене зображення; друга переказує його. Два обернення компенсуються в пряме системне зображення.

Об'єктив формує дійсне проміжне зображення; окуляр чи друга лінза переказує його для спостерігача. Два обернення дають пряме кінцеве зображення — стандартний релей у мікроскопах і проекційних системах. Інтервал мусить розміщувати проміжне зображення у відповідній спряженій точці.

• Два дійсних зображення
• Загальне M = добуток

Короткий опис дослідження

Сплануйте запитання, перш ніж відкрити лабораторію

Короткий відповідає передрендереній сторінці: рушійне запитання, конкуруючі прогнози, ролі змінних, керівні закони, установка, аналіз і підсилення лишаються видимими та в цьому порядку.

Рушійне запитання

Дві однакові збиральні лінзи розміщені так, що зображення першої лінзи стає предметом другої. Чи загальне системне збільшення просто множить індивідуальні збільшення двох лінз?

Прогнози для зважування

• Системне збільшення це сума індивідуальних збільшень.
• Так — системне збільшення це добуток індивідуальних збільшень кожної лінзи: M = m₁ × m₂.
• Системне збільшення не можна передбачити з індивідуальних збільшень лінз.

Ролі змінних

Що ви задаєте:

• Відстань до предмета від L1 (cm)

Що ви вимірюєте:

• Відстань до зображення L1 (cm)
• Системне збільшення M

Як проходить дослідження

1. Відкрийте пресет compound-relay та натисніть «Скинути». Обидві лінзи мають f = 10 cm, розділені 40 cm.
2. Увімкніть покази відстані до зображення першої лінзи та системного збільшення.
3. Задайте відстань до предмета від лінзи 1 для кожного заміру та запишіть відстань до першого зображення і загальне системне збільшення.

Керівне рівняння

Збільшення складеної системи — M = m₁·m₂·…

Для будь-якого ланцюга зображувальних елементів загальне системне збільшення — це добуток індивідуальних збільшень кожного елемента: M = m₁ × m₂ × … Кожен елемент зображує будь-який предмет (реальний чи зображення попереднього елемента), який він фактично отримує.

Що друкований робочий аркуш пропонує учням обчислити

• Для одного заміру обчисліть відстань до зображення L1 d_i1 з 1/f₁ = 1/d_o1 + 1/d_i1 (f₁ = 10 cm), потім відстань до предмета L2 d_o2 = 40 − d_i1, потім відстань до зображення L2 d_i2 з 1/f₂ = 1/d_o2 + 1/d_i2 (f₂ = 10 cm). Нарешті M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2). Порівняйте M з таблицею.
• Поясніть, чому дійсне зображення L1 стає дійсним ПРЕДМЕТОМ L2 — другій лінзі байдуже, що її «предмет» насправді зображення, утворене першою лінзою; вона просто зображує будь-які промені, що до неї досягають.

Де це трапляється за межами лабораторії

• Коли предмет сидить у точці 2f лінзи L1 (d_o1 = 20 cm, тож d_i1 = 20 cm теж), системне збільшення виходить точно 1 — кінцеве зображення того самого розміру та орієнтації, що й вихідний предмет, хоч воно пройшло крізь два окремих обернення. Поясніть, чому два обернення (по одному на лінзу) компенсуються, даючи еквівалентно пряму кінцеву орієнтацію… чи ні? Перевірте свій знак.
• Багатолінзові релейні системи, як ця, використовують в ендоскопах та перископах, щоб транспортувати зображення на відстань без втрати розміру чи чіткості. Поясніть, чому одна дуже довгофокусна лінза не могла б досягти того ж компактного релею.

• AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
• General High School Physics — Light & optics
• NGSS High School Physics — Wave properties

1. Вітаємо в дволінзовому релеї
2. Виберіть першу лінзу
3. Натисніть «Запустити»
4. Дволінзовий релей
5. Відкрийте панель властивостей
6. У вас вийшло!

Відкрийте інтерактивне моделювання, щоб зібрати сцену, натиснути «Запустити» та дослідити з живими вимірюваннями й керованим заняттям.

Відкрити інтерактивну лабораторію →

Завантажити лабораторний аркуш →

Формула тонкої лінзи